[发明专利]一种金属表面超疏水化的方法

说明书

本发明涉及超疏水膜层的制备技术，具体是一种实现金属表面超疏水化的简便方法。将经处理后基体在含有脂肪酸和无机盐的乙醇溶液中采用阴极一步电沉积法，在基体表面覆盖脂肪酸盐膜层，实现金属表面超疏水化。本发明环境友好、操作简便易行、成本低廉，所制备的超疏水膜层有望在海洋腐蚀防护、抗微生物粘附、防冰及自清洁等领域得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及超疏水膜层的制备技术，具体是一种实现金属表面超疏水化的简便方法。

背景技术

润湿性是固体材料表面重要的性质之一。自上世纪90年代末期，受自然界生物体表界面特性的启示，仿生超疏水表面的构建引起了国内外科研人员的高度关注。研究表面，具有优异的斥水特性的超疏水表面不仅具有良好的自清洁能力，而且还在油水分离、防冰防霜、耐蚀防污、流体减阻等领域展现出广阔的应用前景。

通过二元多级结构的构筑获得一定的表面粗糙度和低表面能有机分子修饰是人工实现超疏水化的两个关键条件。目前报道的用于实现金属表面超疏水化的方法主要有化学刻蚀法、激光法、阳极氧化法、水热法、溶胶凝胶法等，然而，大部分制备技术都需要繁琐的操作过程、昂贵的试剂、环境不友好、耗时耗力，因此极大的限制超疏水膜层的大面积制备和工业应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种简便、快速、低成本的在金属表面实现超疏水化的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种金属表面超疏水化的方法，其特征在于：将经处理后基体在含有脂肪酸和无机盐的乙醇溶液中采用阴极一步电沉积法，在基体表面覆盖脂肪酸盐膜层，实现金属表面超疏水化。

所述乙醇溶液中脂肪酸终浓度为0.001～0.1mol/L(即，乙醇溶液中脂肪酸浓度为0.001～0.1mol/L)；无机盐终浓度为0.001～0.2mol/L(即，乙醇溶液中无机盐浓度为0.001～0.2mol/L)。

所述脂肪酸为CH₃(CH₂)_nCOOH(n＝10～20)；所述无机盐为氯化锰、硝酸铈、氯化铁或氯化铈。

所述采用阴极一步电沉积法，对经处理的金属基体(阴极)和铂电极/石墨电极(阳极)施加电压，经处理后的金属基体表面被脂肪酸盐膜层覆盖。

所述施加的直流电压为10～70V，沉积时间为1～240min。

所述经处理基体为将金属基材分别用去离子水、乙醇超声清洗，烘干待用。

所述金属基材为铝合金、锌、镁合金或铜。

本发明所具有的的优点：

本发明采用成本低廉的脂肪酸替代含氟低表面能有机分子，通过阴极一步电沉积法在电解液阴极区域形成阳离子与脂肪酸分子的过饱和区，较高的离子浓度大幅提高了脂肪酸盐沉积物的成膜速度，克服了传统制备手段操作繁琐、价格昂贵、制备效率低等劣势，能够将表面粗糙度和低表面能在短时间内同时赋予金属表面。本发明环境友好、操作简便易行、成本低廉，所制备的超疏水膜层有望在海洋腐蚀防护、抗微生物粘附、防冰及自清洁等领域得到广泛应用。

附图说明

图1为本发明实施例在铝合金基体表面超疏水化后的接触角测试结果图。

图2为本发明实施例在锌基体表面超疏水化后的接触角测试结果图。

图3为本发明实施例在镁合金基体表面超疏水化后的接触角测试结果图。

图4为本发明实施例在铜基体表面超疏水化后的接触角测试结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。